1969年7月20日,阿波罗11号成功登月,宇航员阿姆斯特朗首次在月球留下人类足迹,从此7月20日被定为“人类月球日”,以纪念这次人类历史上的壮举。
对于生活在地球上的人类而言,月亮似乎是夜空中不可或缺的一部分。但很少有人知道,我们看到的月亮一直都是月球的正面,那月球的背面到底有什么?
潮汐锁定导致“正面相迎”
月球是距离地球最近的天体,也是环绕地球的唯一天然卫星。在地-月系统长期的演化过程中,地球和月球之间的潮汐力使月球的自转速度逐渐减缓,最终导致月球被地球潮汐锁定,此后月球总是以同一面朝向地球,所以我们在地球上看到的永远是月球的正面。
通常,在一定的时间里,只有卫星会被环绕的更大天体潮汐锁定,但如果这两个相互作用的天体的物理性质和质量差异都不大时,各自都会被对方潮汐锁定。这种效应被应用在一些人造卫星的稳定效能上。
尽管月球的自转和公转完全被锁定,与地球保持一致,但由于天秤动和视差,从地球重复观测,仍可以看见月球总表面大约59%。视差的主要成因是月球轨道的离心率造成的轨道速度变化,使地球的观测者在周场上可以多观测到约6°。天秤动是几何学的效果,是在地球表面上相对于地月中心联线的偏移量,而因为这个关系,当月球运动到与地球的地平线齐平时,我们可以多观察到月球表面的边缘(大约1°)。
实际上,这种潮汐锁定现象普遍存在于太阳系的天体中。行星和卫星之间,太阳系外的其他恒星和行星之间,都会有这样的潮汐锁定现象。月亮的引力会引起地球上每天两次涨潮,两次退潮,我们称之为潮汐。不仅地球上的海洋会有潮汐,地球上岩石圈每天也会起伏60厘米,这中现象叫固体的潮汐。
崎岖不平的月球背面
越来越多去往月球的探测器让人们发现,原来月球背面和正面如此不同:正面相对平坦,而背面崎岖不平、遍布坑坑洼洼的撞击坑。
月球背面的月壳更厚也更古老,布满了沟壑、峡谷和悬崖。无论是物质成分、形貌构造还是岩石年龄,正面和背面都有很大差异。从成分上看,月球正面约60%都被月海玄武岩覆盖,而背面几乎都是高地斜长岩。月球上有22个月海,19个分布在正面,只有3个很小的月海在背面。此外,月球背面的月壳比正面厚,最厚处达150公里,而正面月壳厚度只有约60公里。月球背面的海拔比正面要高,测量数据显示,月球上地势最高点在月球背面,海拔达到9840米,比珠穆朗玛峰还高。
嫦娥四号着陆月球背面
2019年,嫦娥四号探测器携玉兔二号月球车成功在月球背面软着陆,并通过鹊桥中继星传回了人类第一张近距离拍摄的月球影像图。
着陆点没有表面巨石,但陨石坑很多,在50米范围内进行定量地观测到88个撞击坑,直径从4.68到61.83米不等。研究人员分析得出,月球背面着陆点的表土承载特性类似于地球上的干砂和沙壤土。
嫦娥四号任务的圆满成功,在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察,首次实现了地球与月球背面的测控通信,在月球背面留下了中国探月的第一行足迹,揭开了古老月背的神秘面纱,开启了人类探索宇宙奥秘的新篇章。